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气升式内循环膜生物反应器脱氮除磷性能研究

作　者: 陈建冬
导　师: 郭海燕
学　校: 大连交通大学
专　业: 环境科学
关键词: 脱氮除磷气升内循环膜反应器反硝化除磷
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在我国小城镇发展过程中,污水排放量逐年增加,由于氮、磷引起的水体富营养化现象日益突出,这其中一个重要原因就是中小城镇经济能力较弱,而现行的大多污水处理工艺和设备的投资及运行费用相对较高,难以在经济低,缺少技术管理人员的小城镇推广应用。本课题提出了一种新型的气升式内循环膜反应器的设计构想,利用曝气来实现混合液在厌氧区和好氧区的循环,采用变液位间歇交换模式在厌氧区创造厌氧/缺氧交替环境,通过加强反硝化除磷过程实现污水同步脱氮除磷。实验确定了反应器基本工艺形式,考察了运行周期、进水C/N比、HRT等影响因素对去除效果的影响,测定了反应器不同分区污泥和生物膜活性,分析了单个周期污染物去除过程。实验结果表明：采用移动床复合生物系统-膜出水的基本工艺形式能够实现良好的同步脱氮除磷。采用连续交换模式TN去除效果好,而间歇交换对除磷更有利,最佳运行周期为210min进水C/N比的提高对反应器有机物去除影响不大,而使氮磷去除效果改善,进水C/N比为7.4时,TN和PO43--P的去除率分别为和89.89%,89.58%。HRT由17h缩短至11h时,反应器TN和PO43--P去除率由80.5%和90%以上降至66.7%和50%；反应器曝气区和搅拌区的活性污泥同时具有硝化活性和反硝化活性,且活性大小接近,而两区内的移动填料表面的生物膜表现出明显的活性差异,曝气区生物膜硝化活性高,而搅拌区生物膜具有明显的反硝化吸磷活性；周期实验、微生物活性测定以及分子生物学初步分析结果表明,反应器各区功能分布明显,单个周期内各区生化环境呈规律变化,为不同生化环境需求的微生物的生长和各生化反应的发生创造了条件,常规硝化-反硝化、同时硝化反硝化和反硝化聚磷是反应器主要脱氮除磷途径。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章引言  10-22
  1.1 我国的水环境以及水体富营养化  10-11
    1.1.1 我国水环境状况  10
    1.1.2 水体富营养及其危害  10-11
  1.2 生物脱氮除磷机理  11-13
    1.2.1 传统生物脱氮机理  11-12
    1.2.2 生物除磷机理  12-13
  1.3 生物脱氮除磷原理的发展  13-16
  1.4 生物脱氮除磷工艺  16-19
  1.5 膜生物反应器  19
    1.5.1 膜生物反应器的发展历史  19
    1.5.2 膜生物反应器的组成以及特点  19
  1.6 聚合酶链式反应的变性梯度凝胶电泳法在生物脱氮除磷的应用  19-20
  1.7 选题背景及研究内容  20-22
    1.7.1 选题背景  20
    1.7.2 研究内容  20-22
第二章实验材料与方法  22-29
  2.1 实验装置及材料  22-24
    2.1.1 实验装置  22-24
    2.1.2 运行周期  24
  2.2 实验配水  24
  2.3 实验方法  24-26
    2.3.1 反应器宏观处理效果考察  24
    2.3.2 污染物去除过程分析  24-25
    2.3.3 微生物活性测定  25
    2.3.4 理化指标分析方法  25-26
  2.4 PCR-DGGE法的研究  26-29
第三章反应器的工艺形式的确定  29-36
  3.1 实验目的  29
  3.2 实验条件  29-30
  3.3 结果讨论  30-35
    3.3.1 固定床生物膜-沉淀出水方式处理效果  30-31
    3.3.2 移动床复合生物系统-沉淀出水  31-32
    3.3.3 移动床复合生物系统-膜出水方式  32-33
    3.3.4 活性污泥系统-膜出水方式  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章气升式内循环膜反应器运行周期的确定  36-44
  4.1 实验目的  36
  4.2 实验条件  36
  4.3 运行周期对去除效果的影响  36-39
    4.3.1 对COD的影响  36-37
    4.3.2 对TN去除的影响  37-38
    4.3.3 对PO~(43-)-P去除的影响  38-39
  4.4 污染物去除过程分析  39-43
    4.4.1 周期实验条件  39-40
    4.4.2 单个周期DO浓度变化  40
    4.4.3 单个周期COD去除过程分析  40-41
    4.4.4 单个周期脱氮过程分析  41-42
    4.4.5 除磷过程分析  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章运行因素对反应器的脱氮除磷的影响  44-53
  5.1 进水C/N比对处理效果的影响  44-47
    5.1.1 实验条件  44
    5.1.2 对COD去除效果的影响  44-45
    5.1.3 对TN去除的影响  45-46
    5.1.4 对P0_3~4-P去除的影响  46-47
  5.2 HRT对反应器的影响  47-52
    5.2.1 HRT计算的方法  47
    5.2.2 实验条件  47-48
    5.2.3 对COD去除效果的影响  48-49
    5.2.4 对TN去除效果的影响  49-51
    5.2.5 对PO_4~(3-)-P去除效果的影响  51-52
  5.3 本章小结  52-53
第六章反应器各区微生物活性及功能微生物群落分析  53-61
  6.1 实验目的  53
  6.2 微生物硝化活性  53-55
    6.2.1 活性污泥硝化活性  53
    6.2.2 生物膜硝化活性  53-55
  6.3 微生物反硝化活性  55-56
    6.3.1 活性污泥反硝化活性  55
    6.3.2 生物膜反硝化活性  55-56
  6.4 微生物好氧吸磷和反硝化聚磷活性  56-58
    6.4.1 活性污泥好氧吸磷和反硝化聚磷活性  56-57
    6.4.2 生物膜好氧吸磷和反硝化聚磷活性  57-58
  6.5 微生物群落初步分析  58-60
    6.5.1 微生物样品  58-59
    6.5.2 实验结果分析  59-60
  6.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

气升式内循环膜生物反应器脱氮除磷性能研究

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